工業(yè)過程碳排放居首的水泥制造業(yè)如何脫碳生產(chǎn)？美國能源部資助高校研究

近日，美國國家科學(xué)基金會和美國能源部資助伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校，以研究水泥脫碳生產(chǎn)。

目前，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的化學(xué)工程師正在研究如何減少水泥生產(chǎn)過程中碳排放的新方法。

水泥是使用最廣泛的建筑材料之一，但其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳占到全球二氧化碳排放量的8%，是應(yīng)對氣候變化的重大挑戰(zhàn)之一。盡管目前人們正在努力研究可再生能源和新的水泥生產(chǎn)方法，但尚未有明確的水泥行業(yè)碳中和制造路徑。

在美國國家科學(xué)基金會和美國能源部的共同資助下，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和賓夕法尼亞州立大學(xué)等研究人員正進一步研究水泥脫碳生產(chǎn)。

“二氧化碳排放是一個全球性問題，如果你看一下所有的工業(yè)過程，并按產(chǎn)生二氧化碳的程度由高到低排名，水泥制造業(yè)是排在第一位的。” 伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校工程學(xué)院化學(xué)工程助理教授Meenesh Singh說，“我們無法停止使用水泥，因為水泥對建造建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、道路和許多其他領(lǐng)域至關(guān)重要?！?/p>

美國能源部將為前述研究團隊提供一筆230萬美元的資金，用于支持開發(fā)一種負碳材料，以替代硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥是最常見的水泥類型之一。研究人員表示，希望把目前廣泛使用的、碳密集型的水泥材料變?yōu)樘疾东@系統(tǒng)。

前述研究團隊使用一種被稱為分布式直接空氣碳捕獲的方法，從空氣中捕獲碳，并利用捕獲的碳，將工業(yè)礦物廢料（如煤灰）快速碳化，使其轉(zhuǎn)化為可回收利用的硅酸鹽水泥替代品。

“我們正在研究利用一種廢棄材料，然后將其制成一種可澆注的、類似水泥的材料，這種材料不僅不會釋放二氧化碳，實際上還可以捕獲碳。” Singh說道。目前，研究人員正在開發(fā)一種高通量系統(tǒng)，以測試不同類型和水平的化學(xué)品，并適用于各種廢棄材料。

美國國家科學(xué)基金會則向伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校、威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校和劉易斯堡學(xué)院資助了190萬美元，以支持開發(fā)一種可持續(xù)生產(chǎn)氫氧化鈣的方法，氫氧化鈣是制造水泥的關(guān)鍵成分。

目前研究人員正在開發(fā)的相關(guān)工藝被稱為LoTECH，即低溫氫氧化鈣工藝。其利用低溫氨循環(huán)從碾碎的混凝土和煤灰等工業(yè)廢料中生產(chǎn)氫氧化鈣。Sigh表示，通過這一工藝，水泥可以在小型、分散的便攜式裝置中制成混凝土。LoTECH系統(tǒng)還具有縮短混凝土行業(yè)供應(yīng)鏈和促進可持續(xù)發(fā)展的潛力?！澳憧梢园堰@看作是一個閉環(huán)的、模塊化的過程。這個裝置可以放在卡車的后面，通過收集工業(yè)廢料，然后當場生產(chǎn)新的水泥?！?/p>

此外，可持續(xù)氫氧化鈣可以取代傳統(tǒng)使用的石灰石，這為消除石灰石的熱分解反應(yīng)，快速降低現(xiàn)有水泥行業(yè)50%以上的碳排放提供了一種可行方法。